Sáng kiến kinh nghiệm phương pháp giải bài tập điện phân dung dịch

Sáng kiến kinh nghiệm phương pháp giải bài tập điện phân dung dịch

Sáng kiến kinh nghiệm Bậc THPT Phương pháp giải bài tập điện phân dung dịch Trang 1 PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ , là trong quá   và  ; chuyên     .  y        còn ít nên  t  giáo viên  cò  . V,  phân   Qua quá trình  pháp   tôi n  Phương pháp giải bài tập điện phân dung dịch .    Sáng kiến kinh nghiệm Bậc THPT Phương pháp giải bài tập điện phân dung dịch Trang 2 PHẦN II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ A. Những thuận lợi và khó khăn khi giải bài tập điện phân trong dung dịch. I. Thuận lợi: - HS  trình  - HS  A.I.t m n.F  ) vào  . - HS  II. Khó khăn: -     -   -  e  I.t F  )   . -  H 2    -  -  tính toán sai. -   thành : ven và có khí H 2  . B. PHƢƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐIỆN PHÂN TRONG DUNG DỊCH I. CÁC QUÁ TRÌNH ĐIỆN PHÂN I.1. ĐIỆN PHÂN DUNG DỊCH MUỐI I.1.1. Điện phân các dung dịch muối của Kim loại kiềm, kiềm thổ, Nhôm a. Ở catot (cực âm) Sáng kiến kinh nghiệm Bậc THPT Phương pháp giải bài tập điện phân dung dịch Trang 3   2 O; H 2  2H 2  2 + 2OH  . b. Ở anot (cực dƣơng): - S 2- , Cl - , Br - , I -  2  S 2- >I - > Br - > Cl - > H 2 O (F -  S 2- ; 2X -  2 + 2e  2  2H 2  2 + 4H + + 4e -  3 - , SO 4 2- , CO 3 2- , PO 4 3-  H 2  Ví dụ 1:Viết PTHH xảy ra khi điện phân dung dịch NaCl :  + + Cl - Catot (-) Anot (+) Na +  -  2 + 2e 2H 2  2 + 2OH -  : 2Cl - + 2H 2  2 + H 2 + 2OH - 2NaCl + 2H 2  2 + H 2  Xảy ra tương tự khi điện phân các dung dịch : NaCl , CaCl 2 , MgCl 2 , BaCl 2 , AlCl 3 → Không thể điều chế kim loại từ : Na → Al bằng phương pháp điện phân dung dịch . Ví dụ 2 : Viết PTHH xảy ra khi điện phân dung dịch Na 2 SO 4 : Na 2 SO 4 2Na + + SO 4 2- Catot (-) Anot (+) Na +  SO 4 2-  2H 2  2 + 2OH - 2H 2  2 + 4H + + 4e  dpdd 2 2 2 2H O 2H +O Sáng kiến kinh nghiệm Bậc THPT Phương pháp giải bài tập điện phân dung dịch Trang 4  Xảy ra tương tự khi điện phân các dung dịch: NaNO 3 , K 2 SO 4 , Na 2 CO 3 , MgSO 4 , Al 2 (SO 4 ) 3 Ví dụ 3: Điện phân 100ml dung dịch chứa NaCl với điện cực trơ ,có màng ngăn, cường độ dòng điện I là 1.93A. Tính thời gian điện phân để được dung dịch pH = 12, thể tích dung dịch được xem như không thay đổi, hiệu suất điện phân là 100%. A. 50s B. 100s C. 150s D . 200s Hƣớng dẫn giải   + ] = 10 -12  -  - = 0,001 mol  + + Cl - Catot (-) Anot (+) Na +  2H 2  2 + 2OH - Cl -  2 + 2e 0,001  0,001   I.t n.F 0,001.96500 t= 50s F I 1,93      Áp dụng tương tự để giải bài tập V.7 I.1.2. Điện phân các dung dịch muối của các kim loại đứng sau Al trong dãy điện hóa 1. Ở catot (cực âm) -  : M n+   2  2H 2  2 + 2OH  . 2. Ở anot (cực dƣơng): .1b) Ví dụ 1 : Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch CuSO 4 : CuSO 4  2+ + SO 4 2- Catot(-) Anot (+) Sáng kiến kinh nghiệm Bậc THPT Phương pháp giải bài tập điện phân dung dịch Trang 5 SO 4 2- không  Cu 2+  2H 2  + + O 2 + 4e  trình  : Cu 2+ + H 2  + + ½ O 2 CuSO 4 + H 2  2 SO 4 + ½ O 2  Xảy ra tương tự khi điện phân các dung dịch muối của kim loại từ Zn → Hg với các gốc axit NO 3 - , SO 4 2- : Cu(NO 3 ) 2 + H 2 O → Cu + 2HNO 3 + ½ O 2 Ví dụ 2 : Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch ZnCl 2 : ZnCl 2  2+ + 2Cl - Catot (-) Anot (+) Zn 2+  2Cl -  2 + 2e  dpdd 22 ZnCl Zn+Cl  Ví dụ 3: Điện phân 100ml dung dịch CuSO 4 0,1M với các điện cực trơ cho đến khi vừa bắt đầu sủi bọt bên catot thì ngừng điện phân. Tính pH dung dịch ngay khi ấy với hiệu suất là 100%. Thể tích dung dịch được xem như không đổi. Lấy lg2 = 0,3 A. pH = 0,1 B. pH = 0,7 C. pH = 2,0 D. pH = 1,3 Hƣớng dẫn giải  2+   4 : CuSO 4  2+ + SO 4 2- Catot(-) Anot (+) SO 4 2-  Cu 2+  2H 2  + + O 2 + 4e 0,01→ 0,02 0,02  0,02  H+ = 0,02 mol -lg0,2 = 0,7   Áp dụng tương tự để giải các bài tập: V.3, V.4, V.5 Sáng kiến kinh nghiệm Bậc THPT Phương pháp giải bài tập điện phân dung dịch Trang 6 I.1.3. Điện phân hỗn hợp các dung dịch muối * Ở catot:   n+  * Ở anot : .1b) Ví dụ 1: Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch hỗn hợp NaCl và Cu(NO 3 ) 2 :  + + Cl - Cu(NO 3 ) 2  2+ + 2NO 3 - Catot (-) Anot (+) Na +  NO 3 -  Cu 2+  2Cl -  2 + 2e 2H 2  2 + 2OH - 2H 2  + + O 2 + 4e  2 O 2NaOH + H 2 + Cl 2 Cu(NO 3 ) 2 + H 2 O Cu + ½ O 2 + 2HNO 3 : 2NaCl + Cu(NO 3 ) 2 Cu + Cl 2 + 2NaNO 3 Ví dụ 2: (Trích Đại học khối A- 2010) Điện phân (với điện cực trơ) một dung dịch gồm NaCl và CuSO 4 có cùng số mol, đến khi ở catot xuất hiện bọt khí thì dừng điện phân. Trong cả quá trình điện phân trên, sản phẩm thu được ở anot là A. khí Cl 2 và O 2 . B. khí H 2 và O 2 . C. chỉ có khí Cl 2 . D. khí Cl 2 và H 2 . áp án: A Ví dụ 3: Điện phân hoàn toàn dung dịch hỗn hợp gồm a mol Cu(NO 3 ) 2 và b mol NaCl với điện cực trơ , màng ngăn xốp . Để dung dịch thu được sau khi điện phân có khả năng phản ứng với Al 2 O 3 thì A. b = 2a B. b > 2a C. b < 2a D. b < 2a hoặc b > 2a    Sáng kiến kinh nghiệm Bậc THPT Phương pháp giải bài tập điện phân dung dịch Trang 7 Hƣớng dẫn giải Cu(NO 3 ) 2  2+ + 2NO 3 - a a  + + Cl - b b Catot(-) Anot (+) Na + NO 3 - không  Cu 2+  -  2 + 2e  2+ + 2Cl -  2 (1) a b N 2+  2+ + 2H 2  + + O 2  2 O 3  - sau (1) : a < b/2 ( b >  2 O + 2Cl -  - + H 2 + Cl 2   2 O 3 : NaOH + Al 2 O 3  2 + H 2 O   Áp dụng tương tự để giải bài tập V.2. Ví dụ 4: (Trích Đại học khối A- 2010) Điện phân (điện cực trơ) dung dịch X chứa 0,2 mol CuSO 4 và 0,12 mol NaCl bằng dòng điện có cường độ 2A. Thể tích khí (đktc) thoát ra ở anot sau 9650 giây điện phân là A. 2,240 lít. B. 2,912 lít. C. 1,792 lít. D. 1,344 lít. Hƣớng dẫn giải  + + Cl - CuSO 4  Cu 2+ + SO 4 2- Catot (-) Anot (+) (Cu 2+ ; Na + , H 2 O) (SO 4 2- , Cl - , H 2 O) Na + ân SO 4 2-  Cu 2+  -  2 + 2e Sáng kiến kinh nghiệm Bậc THPT Phương pháp giải bài tập điện phân dung dịch Trang 8 n e   F I.t 0,2 mol 0,12 0,12 2H 2  + +O 2 + 4e 0,02  0,08 V khí = (0,06 + 0,02). 22,4 = 1,792 lít   Áp dụng tương tự để giải bài tập V.8. Ví dụ 5: Điện phân 100 ml dung dịch CuSO 4 0,2M và AgNO 3 0.1M với cường độ dòng điện I = 3.86A.Tính thời gian điện phân để được một khối lượng kim loại bám bên catot là 1.72g ? A. 250s B. 1000s C. 500s D. 750s Hƣớng dẫn giải   Vì 1,08 < 1,72 < 1,08  3  4   Cu = 0,01 mol  Cho Ag : 0,01 = 3,86.t 1  1 = 250s Cho Cu : 0,01 = 3,86.t 2  2 = 500 s    Áp dụng tương tự để giải bài tập V.9 Ví dụ 6: (Trích Đại học khối B– 2009) Điện phân có màng ngăn 500 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm CuCl 2 0,1M và NaCl 0,5M (điện cực trơ, hiệu suất điện phân 100%) với cường độ dòng điện 5A trong 3860 giây. Dung dịch thu được sau điện phân có khả năng hoà tan m gam Al. Giá trị lớn nhất của m là A. 4,05 B. 2,70 C. 1,35 D. 5,40 Hƣớng dẫn giải  2,0 96500 3860.5 F I.t n  mol Sáng kiến kinh nghiệm Bậc THPT Phương pháp giải bài tập điện phân dung dịch Trang 9 n CuCl2 = 0,1.0,5 = 0,05 mol ; n NaCl = 0,5.0,5 = 0,25 mol  Cu2+ = 0,05 mol , n Cl- = 0,25 + 0,05.2 = 0,35  -  2+  catot (sao cho   :  : Cu 2+  2Cl -  2 + 2e  0,20,2 2H 2  2 + 2OH - 0,1 (0,2-0,1)   -  trình : Al + OH - + H 2  2 - + 3/2 H 2 0,10,1 m Al max = 0,1.27= 2,7 (g)  Ví dụ 8:: Mắc nối tiếp hai bình điện phân: bình (1) chứa dung dịch MCl 2 và bình (2) chứa dung dịch AgNO 3 . Sau 3 phút 13 giây thì ở catot bình (1) thu được 1,6 gam kim loại còn ở catot bình (2) thu được 5,4 gam kim loại. Cả hai bình đều không thấy khí ở catot thoát ra. Kim loại M là: A. Zn B. Cu C. Ni D. Pb Hƣớng dẫn giải Do hai bình mc ni tip nên ta có: Q = I.t = 108 5,4.1.F M 1,6.2.F  n   Áp dụng tương tự để giải bài tập V.10, V.11. I.2. ĐIỆN PHÂN CÁC DUNG DỊCH AXIT: *Ở catot: Các ion H +  + (H 2 O): 2H + + 2e → H 2 Khi ion H +  2  2H 2  2 + 2OH  . * Ở anot.1b) Ví dụ 1: Viết PTHH xảy ra điện phân dung dich HCl: Sáng kiến kinh nghiệm Bậc THPT Phương pháp giải bài tập điện phân dung dịch Trang 10 HCl → H + + Cl - Catot(-) Anot (+) 2H + + 2e → H 2 2Cl -  2 + 2e  HCl H 2 + Cl 2 Ví dụ 2: Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch H 2 SO 4 H 2 SO 4 → 2H + + SO 4 2- Catot(-) Anot (+) 2H + + 2e → H 2 SO 4 2-  2H 2  + + O 2 + 4e H 2  2 + ½ O 2 I.3. ĐIỆN PHÂN CÁC DUNG DỊCH BAZƠ * Ở catot: -  +  3+ thì H 2  2H 2  2 + 2OH  -  . * Ở anot: ion OH - 4OH -  2 O + O 2 + 4e  2 : 2H 2  + + O 2 + 4e Ví dụ 1 : Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch NaOH:  + + OH - Catot(-) Anot (+) Na +  2H 2  2 + 2OH  4OH -  2 O + O 2 + 4e  2  2 + ½ O 2 Ví dụ 2: Tiến hành điện phân (với điện cực Pt) 200 gam dung dịch NaOH 10 % đến khi dung dịch NaOH trong bình có nồng độ 25 % thì ngừng điện phân. Thể tích khí (ở đktc) thoát ra ở anot và catot lần lượt là:  [...]... I.1.3 Điện phân hỗn hợp các dung dịch muối 6 I.2 Điện phân các dung dịch axit 9 I.3 Điện phân các dung dịch bazơ 10 I.4 Điện phân hỗn hợp các dung dịch điện li ( muối, axit, bazơ) 11 II Định lượng trong quá trình điện phân 13 III Các bước thông thường giải một bài tập điện phân 14 IV Một số kinh nghiệm giải bài tập trắc nghiệm điện phân dung dịch ... II: Giải quyết vấn đề 2 A Những thuận lợi và khó khăn khi giải bài tập về điện phân 2 B Phương pháp giải bài tập điện phân trong dung dịch 2 I Các quá trình điện phân 2 I.1 Điện phân dung dịch muối 2 I.1.1 Điện phân dung dịch muối kim loại kiềm, kiềm thổ, Nhôm 2 I.1.2 Điện phân các dd muối của các kim loại đứng sau Nhôm trong dãy điện 4 I.1.3 Điện. .. hoặc theo phương trình điện phân chung Bước 4: Tính theo yêu cầu của bài toán Phương pháp giải bài tập điện phân dung dịch Trang 14 Sáng kiến kinh nghiệm Bậc THPT + Trong nhiều trường hợp, có thể dùng định luật bảo toàn mol electron (số mol electron thu được ở catot bằng số mol electron nhường ở anot) để giải cho nhanh IV MỘT SỐ KINH NGHIỆM GIẢI BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM ĐIỆN PHÂN (1) H2O bắt đầu điện phân tại... phương pháp giải phù hợp nhất để truyền thụ cho học sinh một cách có hiệu quả Phương pháp giải bài tập điện phân dung dịch Trang 19 Sáng kiến kinh nghiệm Bậc THPT - Trong quá trình giảng dạy các tiết liên quan đến kim loại cần lồng ghép các bài tập điện phân dung dịch để rèn luyện kỹ năng giải bài tập điện phân cho học sinh * Đối với học sinh: - Cần nắm được bản chất của các quá trình điện phân - Có... Giá trị của a là A 0,025 B 0,050 Phương pháp giải bài tập điện phân dung dịch  C 0,0125 D 0,075 Trang 18 Sáng kiến kinh nghiệm Bậc THPT PHẦN III: KẾT LUẬN Trên đây là một số kỹ năng và phương pháp giải một số dạng bài toán cơ bản về điện phân dung dịch Quá trình tìm tòi nghiên cứu tôi đã giải quyết được những vấn đề sau: - Nghiên cứu cơ sở lí thuyết của điện phân dung dịch; các quá trình xảy ra trong... thường để giải một bài toán điện phân - Sắp xếp một cách có hệ thống các dạng bài tập điện phân dung dịch - Đưa ra được các dạng bài tập cơ bản nhất và hướng dẫn giải chi tiết, ngắn gọn các dạng bài tập đó Trong các năm giảng dạy và ôn luyện thi với việc áp dụng phương pháp trên tôi thấy khả năng giải bài tập điện phân dung dịch của học sinh đã được nâng cao ; các em hứng thú hơn trong học tập Ở các... được bằng A 2 Phương pháp giải bài tập điện phân dung dịch B 13 C 12 D 3 Trang 17 Sáng kiến kinh nghiệm Bậc THPT V.9: Điện phân 200 ml dung dịch hỗn hợp AgNO3 0,1 M và Cu(NO3)2 0,2 M với điện cực trơ và cường độ dòng điện bằng 5A Sau 19 phút 18 giây dừng điện phân, lấy catot sấy khô thấy tăng m gam Giá trị của m là: A 5,16 gam B 1,72 gam C 2,58 gam  D 3,44 gam V.10 Có hai bình điện phân mắc nối tiếp... trường; cần có thiết bị điện phân cho các phòng thí nghiệm; các chuyên đề SKKN hàng năm đưa lên các trang web của sở GD- ĐT để giáo viên tham khảo Điện phân dung dịch là một mảng trong chuyên đề điện phân, rất mong các đồng nghiệp có thể mở rộng đề tài này góp phần vào việc nâng cao chất lượng học tập của học sinh Phương pháp giải bài tập điện phân dung dịch Trang 20 Sáng kiến kinh nghiệm Bậc THPT TÀI.. .Sáng kiến kinh nghiệm Bậc THPT A 149,3 lít và 74,7 lít B 156,8 lít và 78,4 lít C 78,4 lít và 156,8 lít D 74,7 lít và 149,3 lít Hướng dẫn giải: mNaOH (trước điện phân) = 20 gam Điện phân dung dịch NaOH thực chất là điện phân nước Phương trình điện phân: : H2O → 1/2 O2 (anot) + H2 (catot) → mNaOH không đổi → mdd sau điện phân = 80 gam → mH2O bị điện phân = 200 – 80 = 120 gam → nH2O điện phân =... pH của dung dịch thay đổi như thế nào trong quá trình điện phân: A Tăng B Giảm C Tăng rồi giảm D Giảm rồi tăng → Chọn đáp án A Ví dụ 2 : Điện phân 200 ml dung dịch hỗn hợp gồm HCl 0,1M và CuSO4 0,5M bằng điện cực trơ Khi ở catot có 3,2 gam Cu thì thể tích khí thoát ra ở Anot là A.0,56 lít B.0,84 lít Phương pháp giải bài tập điện phân dung dịch C.0,672 lít D.0,448 lít Trang 11 Sáng kiến kinh nghiệm . Sáng kiến kinh nghiệm Bậc THPT Phương pháp giải bài tập điện phân dung dịch Trang 2 PHẦN II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ A. Những thuận lợi và khó khăn khi giải bài tập điện phân trong dung dịch. . Áp dụng tương tự để giải các bài tập: V.3, V.4, V.5 Sáng kiến kinh nghiệm Bậc THPT Phương pháp giải bài tập điện phân dung dịch Trang 6 I.1.3. Điện phân hỗn hợp các dung dịch muối * Ở catot:. Viết PTHH xảy ra điện phân dung dịch CuSO 4 : CuSO 4  2+ + SO 4 2- Catot(-) Anot (+) Sáng kiến kinh nghiệm Bậc THPT Phương pháp giải bài tập điện phân dung dịch Trang 5 SO 4 2-